全 文 ：李国庆 ,罗登宏.拐芹根中总香豆素的微波提取工艺研究 [ J] .江苏农业科学 , 2010(1):285-287.
拐芹根中总香豆素的微波提取工艺研究
李国庆1 , 罗登宏 2
(1.兴安职业技术学院 ,内蒙古乌兰浩特 438002;2.黄冈职业技术学院 ,湖北黄冈 137400)
摘要:采用微波提取技术对拐芹根中的总香豆素进行提取 , 以水合氧化前胡素为标准品测定其含量。通过单因
素及正交试验确定出微波提取的最佳提取工艺。研究表明 , 在乙醇浓度 82%, 料液比 1 g∶22 mL, 微波辐照时间
5 min, 微波输出功率 400W, 提取温度 70 ℃下 ,拐芹根中总香豆素提取率最高 ,为 3.61%。
关键词:拐芹;根;总香豆素;微波辅助提取;提取工艺
中图分类号:TS205 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2010)01-0285-03
收稿日期:2009-04-14
作者简介:李国庆(1968—),男 ,内蒙古乌兰浩特人 ,副教授 ,主要从
事食品专业的教学和新型食品开发研究。 Tel:(0482)2254289;
E-mail:nmxxlgq@yahoo.com.cn。
拐芹 (AngelicapolymorphaMaxim)为伞形科当归属多年
生草本植物 ,别名拐子芹 、倒钩芹 、山芹菜等 ,生长于山沟溪流
旁 、杂木林下 ,国内主产于湖北 、陕西 、吉林 、内蒙 、河北等地 ,
国外主要分布于朝鲜和日本 [ 1 ] 。拐芹的营养含量较高 ,每
100g鲜品含维生素 A105 mg、维生素 E45.3 mg、蛋白质
2.16 g、维生素 B2 22.3mg、维生素 C65.88 mg、钙 1 280 mg、
铁 30.6 mg,同时还含有丰富的氨基酸 [ 2] 。拐芹根是我国传
统中药 ,又名紫金砂 ,味辛 ,性温 ,常用于治疗胃痛 、腹痛 、胸胁
痛 、风湿关节痛 、跌打损伤等 ,疗效极佳 [ 3 -4 ] 。拐芹根中含有
大量香豆素化合物 ,如氧化前胡素 、水合氧化前胡素、补骨脂
素 、欧前胡素 、异欧前胡素 、佛手柑内酯等 [ 5-6] ,这些香豆素类
化合物成分可能是拐芹根的药理活性的物质基础 [ 4] 。植物
中香豆素目前常用的提取方法有溶剂提取法 、微波提取法 、超
声波提取法 、超临界流体萃取法等 。微波是一种频率范围在
300 ～ 300 000MHz的电磁波 ,极性分子在微波电场的作用
下 ,以 24.5亿次 /s的速率不断改变其正负方向 ,使分子产生
高速的碰撞和摩擦而产生高热 [ 7 ] 。微波提取法具有萃取时
间短 、溶剂用量少 、提取效率高和投资少等优点 ,近年来已经
成为提取天然植物活性成分的重要方法 [8 -12 ] 。本试验采用
单因素试验和正交试验相结合的方法研究拐芹根中总香豆素
的提取工艺 ,以期为其开发利用提供技术支撑 。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
干拐芹根(市售),水合氧化前胡素标准品 (上海融禾医
药科技发展有限公司),其余试剂为分析纯 。
1.2 试验仪器
HWC3L-A型微波萃取设备(天水华圆制药设备有限责
任公司);FW100型高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限
公司);RE-52旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);SHB-
Ⅲ循环水多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);电子天平
(北京赛多利斯仪器系统有限公司);UVl20-02分光光度计
(日本岛津公司);电热恒温鼓风干燥箱 (上海精宏实验设备
有限公司)。
1.3 试验方法
1.3.1 微波法提取总香豆素 将干拐芹根用电热恒温鼓风
干燥箱干燥 ,用高速万能粉碎机粉成粉末 ,过 60目筛备用 。
称 5.0 g拐芹根细粉 ,加入乙醇溶剂 ,置于微波萃取器中 ,进
行微波提取 ,改变乙醇浓度 、料液比 、微波辐照时间 、微波输出
功率 、提取温度等影响提取的因素 ,将其离心分离得到的上清
液即为提取液 ,测定总香豆素的提取率 。
1.3.2 总香豆素成分含量的测定
1.3.2.1 对照品溶液的制备 准确称取经 105℃减压干燥
至恒重的水合氧化前胡素 2.0 mg,用无水乙醇溶解 ,定量转
入 100mL容量瓶中 ,无水乙醇定容 ,摇匀 ,即得 0.02mg/mL
水合氧化前胡素对照品溶液 。
1.3.2.2 标准曲线的制备 精密吸取上述水合氧化前胡素
标准溶液 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL,分别置于 10 mL容
量瓶中 ,无水乙醇定容 ,摇匀 ,在 303.7 nm波长处测定其吸光
度 ,以无水乙醇作空白试剂 ,以水合氧化前胡素质量浓度 C
为横坐标 ,吸光度 D为纵坐标作图 ,得标准曲线 ,用最小二乘
法进行线性回归 ,计算出曲线的回归方程式 。
1.3.2.3 总香豆素提取率的测定 准确吸取供试品溶液适
量 ,按 “1.3.2.2节 ”操作 ,测定吸光度 ,按回归方程计算溶液
中总香豆素的浓度 C,再按下式计算总香豆素提取率 [ 3] 。
提取率 =(C×a×V)/(1 000m)×100%
式中 , C为供试品溶液中香豆素的含量 , μg/mL;a为测定时
提取液的稀释倍数;V为提取液总体积 , mL;m为所取拐芹根
的质量 , mg。
2 结果与分析
2.1 标准曲线及回归方程
不同质量浓度水合氧化前胡素为标准品的吸光度见表
1 ,其标准曲线见图 1 ,求得回归方程:D=0.047 6C-0.031 9 ,
r2 =0.998 1 ,在水合氧化前胡素质量浓度为 2 ～ 12μg/mL时
线性关系良好 。
表 1 水合氧化前胡素标准品及其吸光度
含量(μg/mL) 2 4 6 8 10 12
吸光度 D 0.064 3 0.167 4 0.242 3 0.341 7 0.449 6 0.541 1
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2.2 乙醇浓度对拐芹根总香豆素提取率的影响
以不同浓度的乙醇溶液为提取液 ,在 5.0 g拐芹根样品
中 ,按 1g∶10 mL的料液比分别加入不同浓度的乙醇 ,微波
辐照 4 min,微波输出功率 400 W,加热提取温度 80℃,离心
分离得提取液 ,按 1.3.2.3节的方法测定总香豆素的提取率 ,
结果见图 2。由图 2看出 ,总香豆素的提取率随乙醇浓度的
增大而逐渐增大 ,乙醇浓度为 80%时提取率达到最大;此后 ,
随乙醇浓度的增大 ,提取率降低 。因为水对微波的吸收作用
很强 ,少量水分的加入 ,可使拐芹根粉末浸润 ,水分进入拐芹
根内部 ,使拐芹根对微波的吸收能力增强 ,迅速升温 [ 13 ] 。乙
醇浓度越大 ,脂溶性物质溶出增多 ,给提纯去杂带来麻烦 。因
此 ,乙醇浓度过大不利于总香豆素的提取 ,本试验结果表明
80%左右的浓度效果较好 。
2.3 料液比对拐芹根总香豆素提取率的影响
在 5.0 g拐芹根样品中 ,按不同的料液比分别加入浓度
为 80%的乙醇 ,微波辐照 4 min,微波输出功率 400W,加热提
取温度 80 ℃,离心分离得提取液 ,按 1.3.2.3节的方法测定
总香豆素的提取率 ,结果见图 3。由图 3看出 ,总香豆素提取
率随溶剂量的增加先升高再降低 ,在料液比为 1 g∶20 mL
时 ,提取率出现峰值 。料液比太小时不利于拐芹根中总香豆
素转移到提取液中;料液比增大时 ,降低了溶剂中总香豆素的
浓度 ,增大了浓度梯度 ,总香豆素向提取液中的传质速率加
快 ,有利于提取;但料液比过大(大于 1g∶20 mL)时 ,拐芹根
吸收的能量相对减少 , 微波对细胞破碎程度相对就会减
小 [ 14] ,总香豆素的提取率也会相应减少 ,试验结果料液比在
1 g∶20mL左右较合适 。
2.4 微波辐照时间对拐芹根总香豆素提取率的影响
在 5.0g拐芹根样品中 ,按 1 g∶20mL的料液比加入浓
度为 80%的乙醇 ,微波辐照不同时间 ,微波输出功率 400 W,
加热提取温度 80 ℃,离心分离得提取液 ,按 1.3.2.3节的方
法测定总香豆素的提取率 ,结果见图 4。由图 4看出 ,总香豆
素的提取率随微波辐照时间的延长而增大;但增大到一定程
度后随辐照时间的增加 ,提取率反而有所降低。因为总香豆
素类物质在高温下长时间受热容易造成分解 ,故微波辅助提
取时间不宜过长 ,以不超过 6min为宜 。
2.5 微波输出功率对拐芹根总香豆素提取率的影响
在 5.0g拐芹根样品中 ,按 1 g∶20mL的料液比加入浓
度为 80%的乙醇 ,微波辐照 6 min,采用不同的微波输出功
率 ,加热提取温度 80℃,离心分离得提取液 ,按 1.3.2.3节的
方法测定总香豆素的提取率 ,结果见图 5。由图 5看出 ,总香
豆素提取率随着微波功率的升高而增大;但当微波功率高于
400W时 ,提取率反而减小 ,且下降速度很快 。这是因为微波
功率越大 ,物系吸收的微波能越多 ,微波的 “内加热 ”作用使
拐芹根细胞内温度迅速升高 ,内外温度差可加速总香豆素由
细胞内转移到溶剂中 ,从而强化总香豆素的提取 [13] 。若功率
过大 ,温度上升过高 ,导致总香豆素在高温下可能发生部分分
解 ,且溶剂会很快达到沸点 ,迅速蒸发 ,影响提取效果 ,效率反
而下降 。试验结果微波输出功率以 400W左右为宜 。
2.6 提取温度对拐芹根总香豆素提取率的影响
在 5.0 g拐芹根样品中 ,按 1 g∶20 mL的料液比加入
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80%乙醇 ,微波辐照 6min,微波输出功率 400 W,采用不同的
温度加热提取 ,离心分离得提取液 ,按 1.3.2.3节的方法测定
总香豆素的提取率 ,结果见图 6。由图 6看出 ,随着提取温度
的升高 ,总香豆素提取率增大 , 70 ℃达到峰值 ,之后随温度升
高提取率下降 。因为提取温度较低时 ,微波对细胞膜的破碎
作用比较小 ,分子运动也不剧烈 ,故总香豆素提取率不高;随
着温度的升高 ,分子运动加剧 ,细胞膜破碎程度加大 ,总香豆
素提取率也随着升高;但当温度升到一定值后 ,细胞膜并不会
无限制破碎 ,而微波对细胞内物质的选择性加热性能差异则
减小 ,一些易溶于醇 -水溶剂的物质先被溶解 [ 15 ] ,造成总香
豆素提取率的降低 。试验结果提取温度以 70 ℃左右为宜 。
2.7 正交试验优化拐芹根总香豆素微波提取工艺
在单因素试验的基础上 ,选乙醇浓度 、料液比 、微波辐照
时间 、微波输出功率 、提取温度等 5因素 ,进行正交试验 ,以拐
芹根总香豆素提取率为指标来优化提取工艺 。正交试验设计
见表 2 ,结果见表 3。
表 2 拐芹根总香豆素微波提取工艺正交试验因素及水平
因素
A:乙醇
浓度
(%)
B:料
液比
C:微波辐
照时间
(min)
D:微波输
出功率
(W)
E:提取
温度
(℃)
1 76 1g∶16mL 4.5 300 68
2 78 1g∶18mL 5.0 350 70
3 80 1g∶20mL 5.5 400 72
3 82 1g∶22mL 6.0 450 74
由表 3看出 ,影响拐芹根总香豆素提取率的主次因素排
序为微波输出功率 >乙醇浓度 >料液比 >提取温度 >微波辐
照时间 。根据直观确定拐芹根总香豆素微波提取的最佳工艺
为 A4B4C2D3 E2 ,即乙醇浓度 82%,料液比 1g∶22mL,微波辐
照时间 5 min,微波输出功率 400W,提取温度 70 ℃。正交表
中没有这项组合 ,按这项组合重复进行试验 ,结果拐芹根总香
豆素提取率为 3.61%,高于表 3中所有 16个组合的提取率 ,
表明该组合为拐芹根总香豆素的最优微波提取工艺条件 。
3 结论
微波提取是一种现代提取技术 ,提取效率高 ,能有效降低
生产成本 ,提高经济效益 。试验结果 ,微波法提取拐芹根总香
豆素最佳提取工艺为:乙醇浓度 82%,料液比 1g∶22 mL,微
波辐照时间 5 min,微波输出功率 400 W,提取温度 70 ℃,在
上述条件下 ,拐芹根中总香豆素的提取率为 3.61%。
表 3 拐芹根总香豆素微波提取工艺正交试验结果
组合
号
A:乙醇
浓度
B:料
液比
C:微波辐
照时间
D:微波输
出功率
E:提取
温度
总香豆素提
取率(%)
1 1 1 1 1 1 2.98
2 1 2 2 2 2 3.17
3 1 3 3 3 3 3.38
4 1 4 4 4 4 3.13
5 2 1 2 3 4 3.26
6 2 2 1 4 3 3.05
7 2 3 4 1 2 3.02
8 2 4 3 2 1 3.11
9 3 1 3 4 2 3.19
10 3 2 4 3 1 3.31
11 3 3 1 2 4 3.17
12 3 4 2 1 3 3.13
13 4 1 4 2 3 3.28
14 4 2 3 1 4 3.09
15 4 3 2 4 1 3.34
16 4 4 1 3 2 3.57
k
1 3.165 3.177 3.192 3.055 3.185k
2 3.110 3.155 3.225 3.182 3.237k3 3.200 3.228 3.192 3.380 3.210k4 3.320 3.235 3.185 3.177 3.162
R 0.210 0.080 0.040 0.325 0.075
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